[发明专利]一种开关电源变换器的快速启动和自供电系统

说明书

本发明公开了一种开关电源变换器的快速启动和自供电系统，包括输入电路、变压器、输出电路、开关管、电容C和控制电路；设置两个开关管M1和M2以及检测电阻R_CS，初级绕组的非同名端连接M1的漏极和M2的漏极，M1的源极连接电容C的一端并连接控制电路，作为控制电路的电源电压VCC供电端，电容C的另一端接地M2的源极连接检测电阻R_CS的一端和控制电路，检测电阻R_CS的另一端接地，控制电路输出控制信号W1和W2，控制信号W1连接NMOS管M1的栅极，控制信号W2连接NMOS管M2的栅极。

技术领域

本发明涉及开关电源变换器，尤其涉及一种开关电源变换器的快速启动和自供电系统，属于集成电路技术领域。

背景技术

随着技术的进步和国际电源标准能源之星的标准要求不断提高，系统启动响应时间要尽量短,同时要求系统待机功耗尽量小。传统的启动电路如果想要启动时间短,那么启动电阻的值不能太大,这就会导致电源系统的待机功耗偏大,所以我们需要在启动时间和待机功耗之间进行折中考虑。此外，移动便携式设备的普及和客户使用体验的提升，对电源产品体积希望越小越好，对于厂商来说系统外部元件越少越好，可以有效降低系统成本。传统结构的开关电源系统需要三个绕组：初级绕组、副边绕组和辅助绕组，初级绕组和副边绕组实现电源的隔离和能量传输，辅助绕组主要用于控制电路VCC供电和部分保护检测。

图1为传统开关电源启动电路和VCC供电电路，启动时输入电路直接经过启动电阻Rst给VCC电容C充电，若此时输入电压为Vin，则启动电流为Ist＝Vin/Rst，在相同的输入电压和VCC电容，启动电流越大，启动速度越快，而启动电阻上的功耗是P_st＝Vin²/Rst，若要降低待机功耗，满足最新的能效标准，则Rst的值必须取大，但是又会导致传统启动电路的启动电流Ist变小，启动时间变长，如果需要快速启动，则需要减小启动电阻Rst，但这会导致系统的待机功耗P_st变大。所以在传统的启动电路中，启动时间和待机功耗是相互矛盾的。图1所示的传统VCC供电电路在启动完成以后，需要采用变压器的辅助绕组和电容C供电给控制电路，电路变压器架构复杂，外围元器件也多，体积大，成本高。

中国专利200810198334.9公开的一种变换器自供电控制电路如图2所示，包括输入电路、变换器、输出电路、开关K1、K2、K3以及电容C和控制电路。控制电路控制开关K1、K2、K3的接通和断开，使输入电路通过变换器与输出电路连接，以达到变换器的能量输出。200810198334.9省去了图1的反馈供电电路，简化了结构，降低了成本。其不足之处在于，其中K1，K2，K3是控制开关，由于K1和K2串联在一起到地，所以K1和K2都走相同的功率级大电流，在实际电路中，K1承受高压和大电流，可以采用外置功率管实现，而K2虽然不承受高压但是必须流经大电流，在实际半导体芯片电路加工中K2必须采用DMOS工艺才能保证其导通能力。根据实际工艺实现方式，K2、K3和控制电路组合成单芯片。因为K2DMOS集成在芯片上，所以会带来芯片整体成本增加和可靠性问题(如DMOS温升发热)。而且在实际工作中，芯片的供电和功率级电路是一个系统，芯片的电源需要通过K1、K2、K3的不停切换来维持供电，逻辑复杂，容易出错。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种开关电源变换器的快速启动和自供电系统，将该系统应用于开关电源中以减小系统待机功耗，同时还能快速启动，减小启动时间，此外VCC自供电电路能够省略辅助绕组，减小电源系统的体积，采用普通半导体工艺就能实现降低芯片成本和整个系统的成本，可将芯片供电电路和功率级电路分开(即图2中K1和K2分开，去掉K3)，安全可靠性增加。